Neandertálske gény vysvetľujú kruhovosť moderných ľudských mozgov

Rozvíjajúci sa súbor výskumov naznačuje, že v mnohých ohľadoch sme my Homo sapiens nie sú také odlišné od nášho blízkeho príbuzného Homo neanderthalensis, Rovnako ako žijúci ľudia, aj neandrtálci vytvorili umenie, vyjadrili kultúru a starali sa o členov svojej komunity. Ale my sa od nich odlišujeme dvoma, možno spojenými spôsobmi - tvarom našich lebiek a skutočnosťou, že sme nezanikli.

Je to preto, že lebky majú zásadný význam. Moderné ľudské lebky majú okrúhly, guľovitý tvar, zatiaľ čo lebky neandertálcov sú predĺžené. V štúdii zverejnenej v stredu v Súčasná biológia, medzinárodný tím vedcov sa stal prvým, kto identifikoval genetické faktory, ktoré pravdepodobne viedli k týmto presvedčivým rozdielom v tvare. Na druhej strane nás posunuli o krok bližšie k pochopeniu toho, čo to znamená byť členom našich odlišných druhov.

„Motiváciou pre štúdium jedinečného tvaru ľudskej mozgovej príhody je, že predstavuje jednu z najznámejších a jasne definovaných anatomických charakteristík, ktoré odlišujú Homo sapiens z iných ľudských druhov, “povedal prvý autor a biologický antropológ Philipp Gunz, Ph.D. obrátený.

Gunz pracuje ako výskumný pracovník v Inštitúte Maxa Plancka pre evolučnú antropológiu. Skulls, vysvetľuje, sú oknami do mozgovej biológie. Vedci vedia, že neandertálci a novodobí ľudia majú lebky rôznych tvarov, ale pretože mozgové tkanivo nie je fosílne, základná biológia zostala nepolapiteľná. Tím tu mal interdisciplinárny prístup, ktorý kombinoval analýzu fosílnej lebky s zobrazovaním mozgu a moderným sekvencovaním génov.

Je dôležité poznamenať, že naše mozgy neboli vždy guľovité. Najstaršie Homo sapiens skameneliny, nachádzajúce sa v Maroku a datované pred približne 300 000 rokmi, majú endokraniálne objemy ktoré patria do rozsahu súčasných ľudí, ale endokraniálnych tvary ktoré sú predĺžené. To znamená, že mali veľké mozgy, ale nie okrúhle. Predchádzajúca práca, ktorú vykonal Gunz, dokazuje, že moderná veľkosť mozgu sa objavila asi pred 300 000 rokmi, ale globulárne mozgy sa objavili približne pred 40 000 rokmi - približne v tom istom čase, keď neandrtálci vyhynuli.

Gunz hovorí, že pozoruhodná zmena Homo sapiens endokraniálne tvary pravdepodobne odrážajú „evolučné zmeny v organizácii štruktúr ľudského mozgu, možno dokonca v presných spôsoboch, ktorými sú rôzne oblasti navzájom prepojené“.

Aby sme preskúmali túto myšlienku, tím vyvinul dohodnutú mieru globularity vytvorením virtuálnych odtlačkov vnútra neandrtálskeho a moderného ľudského mozgu. Potom merali globularitu mozgov 4 469 živých ľudí s pomocou MRI vyšetrení mozgu. Vedci tiež skúmali DNA týchto účastníkov - hľadali fragmenty starodávnej neandrtálskej DNA s nádejou, že by mohlo existovať spojenie medzi neandertálskym pôvodom a tvarom mozgu. Hoci neandertálci sú vyhynutí, ich genetické dedičstvo žije na základe starovekých skúšok s anatomicky modernými ľuďmi.

Vedci zistili, že hoci všetci živí ľudia majú tvary lebky, ktoré sa výrazne odlišujú od neandertálskych lebiek, moderní ľudia sa líšia v stupni globularity mozgu. Okrem toho zistili, že medzi živými ľuďmi sú korelujú s Neandertálskymi DNA fragmentmi na chromozómoch 1 a 18 znížený globularity.

„Rovnako ako iné aspekty anatómie mozgu, stupeň globularity bude pravdepodobne ovplyvnený variáciami v mnohých rôznych génoch, každý s malým účinkom,“ vysvetľuje Gunz. „Účinky každého asociovaného neandertálskeho fragmentu boli subtílne, ale zistiteľné v dôsledku použitia veľkej veľkosti vzorky v našej štúdii.“

Tieto neandertálske fragmenty boli potom spojené so zmenenou génovou aktivitou v tkanivách mozgovej štruktúry, vrátane putamenu v bazálnych gangliách a mozočku. Gény, ktoré fragmenty asociujú s UBR4 a PHLPPI, hrajú dôležitú úlohu vo vývoji mozgu - a je pravdepodobné, že tu je prepojenie medzi globularitou mozgu a mechanizmami mozgu. Bazálne gangliá prispievajú k kognitívnym funkciám, ako je učenie a plánovanie zručností, a cerebellum - ktoré obsahuje 50 percent neurónov mozgu - je dôležité pre spracovanie jazyka a pracovnú pamäť.

Gunz zdôrazňuje, že účinky prenášania neandrtálskych fragmentov, ktoré ovplyvňujú tvar mozgu, sú prinajlepšom jemné - a ich zameranie na globularitu nebolo motivované „myšlienkou, že tvar mozgu nám môže povedať niečo jednoduché o našom správaní.“ Zatiaľ čo iní vedci tvrdili, že okrúhly, vydutý cerebellums ľudí nám mohli dať spoločenskú a kognitívnu nohu nad neandrtálcami, Gunz si myslí, že „nie je dôvod očakávať akúkoľvek priamu koreláciu medzi celkovým tvarom a správaním mozgu“.

Ale zistenia naznačujú, že vývojové mechanizmy pravdepodobne prispeli k vývoju moderného tvaru a funkcie mozgu - čo nám umožňuje byť pocitom, mysliac ľudí, ktorých sme dnes. Tím plánuje pokračovať v štúdiu génov spojených s globularitou, s nádejou, že odhalia iné spôsoby, ktorými je táto vlastnosť spojená s ľudskou biológiou. Sme jediní ľudia, ktorí zostali na Zemi - a prečo je stále záhadou.